Rationale Aminosäureaustausche an Kristallkontaktflächen verschiedener Enzyme zur Verbesserung technischer Proteinkristallisationsprozesse

(M.Sc. Brigitte Walla)

Die Proteinkristallisation als effiziente Alternative zur Chromatographie wird bisher aufgrund der häufig unzureichenden Kristallisierbarkeit vieler Proteine selten in Bioprozessen eingesetzt. Durch rationale Aminosäureaustausche an Kristallkontakten insbesondere zur Einführung elektrostatischer Wechselwirkungen wurde die Kristallisierbarkeit von verschiedenen, technisch relevanten Enzymen bei gleichzeitiger Erhaltung der enzymatischen Aktivität im skalierbaren Satzverfahren erheblich verbessert.

Publikationen

• Walla B, Dietrich A-M, Brames E, Bischoff D, Fritzsche S, Castiglione K, Janowski R, Niessing D, Weuster-Botz D (2025): Application of a rational crystal contact engineering strategy on a PET-degrading cutinase. Bioengineering 12: 561.
• Walla B, Maslakova A, Bischoff D, Janowski R, Niessing D, Weuster-Botz D (2025): Rational introduction of electrostatic interactions at crystal contacts to enhance protein crystallization of an ene reductase. Biomolecules 15: 467.
• Mentges J, Bischoff D, Walla B, Weuster-Botz D (2024): In-situ microscopy with real-time image analysis enables online monitoring of technical protein crystallization kinetics in stirred crystallizers. Crystals 14: 1009.
• Bischoff D, Walla B, Wegner CH, Hubbuch J, Weuster-Botz D (2024): Modeling-based monitoring and control of protein crystallization in bioprocesses. In: Kwade A, Kampen I (Eds): Dispersity, structure and phase changes of proteins and bio agglomerates in biotechnological processes. Springer, Cham: 79-117.
• Wegner CH, Eming SM, Walla B, Bischoff D, Weuster-Botz D, Hubbuch J (2024): Spectroscopic insights into multi-phase protein crystallization in complex lysate using Raman spectroscopy and a particle-free bypass. Front Bioeng Biotech 12: 1397465.
• Walla B, Bischoff D, Corona Viramontes I, Montes Figueredo S, Weuster-Botz D (2023): Recent advances in the monitoring of protein crystallization processes in downstream processing. Crystals 13: 773.
• Bischoff D, Walla B, Weuster-Botz D (2022): Machine-learning based protein crystal detection for monitoring of crystallization processes enabled with large-scale synthetic data sets of photorealistic images. Analyt Bioanalyt Chem 414: 6379-6391.
• Walla B, Bischoff D, Janowski R, von den Eichen N, Niessing D, Weuster-Botz D (2021): Transfer of a rational crystal contact engineering strategy between diverse alcohol dehydrogenases. Crystals11: 975.
• Grob P, Huber M, Walla B, Hermann J, Janowski R, Niessing D, Hekmat D, Weuster-Botz D (2020) Crystal contact engineering enables efficient capture and purification of an oxidoreductase by technical crystallization. Biotechnol J 15: 2000010.